(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備の発電量算定方法であって、
ソーラーフィールドの仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルに、複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出する第１工程と、
算出された関係データに基づいて、ソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成する第２工程と、
指定期間の太陽光の熱エネルギの入熱量データを簡易モデルに入力してソーラーフィールドの集熱量データを算出し、集熱量データを用いて太陽熱複合発電設備における指定期間の発電量を算定する第３工程と、を含む、太陽熱複合発電設備の発電量算定方法。
【請求項２】
第２工程において、動特性シミュレーションモデルを用いて算出されたソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを、数学的に処理することにより簡易モデルを作成する、請求項１に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法。
【請求項３】
第１工程または第２工程において用いられる太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータまたは入熱量データには、少なくとも直達日照強度および大気温度のデータが含まれる、請求項１または２に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法。
【請求項４】
簡易モデルのパラメータとして、ソーラーフィールドにおける太陽光の集光集熱装置の受光面積が含まれている、請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法。
【請求項５】
ソーラーフィールドの集光集熱装置として、パラボリックトラフ式集熱装置またはフレネル式集熱装置が採用されている、請求項１から４のいずれか１つに記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法。
【請求項６】
太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備の発電量算定方法であって、
ソーラーフィールドの仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルに、複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出し、関係データに基づいてソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成するソーラーフィールド用簡易モデル作成工程と、
指定期間の太陽光の熱エネルギの入熱量データをソーラーフィールド用簡易モデルに入力してソーラーフィールドの集熱量データを算出するソーラーフィールド出力算定工程と、
第１発電設備の仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルを用いて、複数パターンの大気温度と第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量との関係データを算出し、関係データに基づいて大気温度から第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量のデータを算出するための簡易モデルを作成する第１発電設備用簡易モデル作成工程と、
指定期間の大気温度データを第１発電設備用簡易モデルに入力して第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量のデータを算出する第１発電設備出力算定工程と、
ソーラーフィールド出力算定工程にて算出されたソーラーフィールドの集熱量データと、第１発電設備出力算定工程にて算出された第２発電設備へ供給可能な排熱量データとを用いて、第２発電設備における指定期間の第２発電量を算出する第２発電設備出力算定工程と、を含む、太陽熱複合発電設備の発電量算定方法。
【請求項７】
第２発電設備出力算定工程にて算定された指定期間の第２発電量において、第２発電設備の発電容量を超過する区間が生じた場合に、同区間において、第１発電設備による第１発電量を低減させるとともに、低減された排熱量データを用いて、第２発電設備における指定期間の第２発電量を再度算出する第２発電設備出力再算定工程をさらに含む、請求項６に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法。
【請求項８】
ソーラーフィールド用簡易モデル作成工程および第１発電設備用簡易モデル作成工程において、動特性シミュレーションモデルを用いて算出された関係データを、数学的に処理することにより簡易モデルを作成する、請求項６または７に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法。
【請求項９】
ソーラーフィールド用簡易モデル作成工程またはソーラーフィールド出力算定工程において用いられる太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータまたは入熱量データには、少なくとも直達日照強度および大気温度のデータが含まれる、請求項６から８のいずれか１つに記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１つに記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法により算定された、指定期間における第１発電設備による第１発電量および第２発電設備による第２発電量のデータと、太陽熱複合発電設備の初期コストおよび運転コストのデータとを用いて、太陽熱複合発電設備の経済性評価を行う方法。
【請求項１１】
太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備において、ソーラーフィールドの集熱量を算出する方法であって、
ソーラーフィールドの仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルに、複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出し、
算出された関係データを数学的に処理することにより、ソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成する、ソーラーフィールドの集熱量算出方法。
【請求項１２】
太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備の発電量算定装置であって、
ソーラーフィールドの仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルを保持するモデル記憶部と、
外部データが入力されるデータ入力部と、
データ入力部に入力されたデータを、モデル記憶部に保持されたモデルに入力して、演算を行う演算部と、を備え、
演算部は、
モデル記憶部に保持された動特性シミュレーションモデルに、入力部より入力された複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出する関係データ算出手段と、
算出された関係データに基づいて、ソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成し、モデル記憶部に保持させる簡易モデル作成手段と、
入力部より入力された指定期間の太陽光の熱エネルギの入熱量データを、モデル記憶部に保持された簡易モデルに入力してソーラーフィールドの集熱量データを算出し、集熱量データを用いて太陽熱複合発電設備における指定期間の発電量を算定する発電量算定手段と、を備える、太陽熱複合発電設備における発電量算定装置。
【請求項１３】
太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備の発電量算定装置であって、
ソーラーフィールドの仕様および第１発電設備の仕様に基づいて作成されたそれぞれの動特性シミュレーションモデルを保持するモデル記憶部と、
外部データが入力されるデータ入力部と、
データ入力部に入力されたデータを、モデル記憶部に保持されたモデルに入力して、演算を行う演算部と、を備え、
演算部は、
モデル記憶部に保持されたソーラーフィールドの動特性シミュレーションモデルに、入力部より入力された複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出し、関係データに基づいてソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成して、モデル記憶部に保持させるソーラーフィールド用簡易モデル作成手段と、
入力部より入力された指定期間の太陽光の熱エネルギの入熱量データを、モデル記憶部に保持されたソーラーフィールド用簡易モデルに入力してソーラーフィールドの集熱量データを算出するソーラーフィールド出力算定手段と、
モデル記憶部に保持された第１発電設備の動特性シミュレーションモデルを用いて、入力部より入力された複数パターンの大気温度と、第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量との関係データを算出し、関係データに基づいて大気温度から第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量のデータを算出するための簡易モデルを作成して、モデル記憶部に保持させる第１発電設備用簡易モデル作成手段と、
入力部より入力された指定期間の大気温度データを、モデル記憶部に保持された第１発電設備用簡易モデルに入力して第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量のデータを算出する第１発電設備出力算定手段と、
ソーラーフィールド出力算定手段により算出されたソーラーフィールドの集熱量データと、第１発電設備出力算定手段により算出された第２発電設備へ供給可能な排熱量データとを用いて、第２発電設備における指定期間の第２発電量を算出する第２発電設備出力算定手段と、を備える、太陽熱複合発電設備における発電量算定装置。
【請求項１４】
演算部は、第２発電設備出力算定手段にて算定された指定期間の第２発電量において、第２発電設備の発電容量を超過する区間が生じた場合に、同区間において、第１発電設備による第１発電量を低減させるとともに、低減された排熱量データを用いて、第２発電設備における指定期間の第２発電量を再度算出する第２発電設備出力再算定手段をさらに備える、請求項１３に記載の太陽熱複合発電設備における発電量算定装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定装置と、
算定された指定期間における第１発電設備による第１発電量および第２発電設備による第２発電量のデータと、太陽熱複合発電設備の初期コストおよび運転コストのデータとを用いて、太陽熱複合発電設備の経済性評価を行う手段とを備える、太陽熱複合発電設備における経済性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備の発電量算定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽エネルギを効率的に活用しながら継続的な発電を行うことができる太陽熱複合発電設備が注目されている。この太陽熱複合発電設備では、例えば、太陽光の熱エネルギを利用した蒸気タービン発電に、天然ガスなどのガス体燃料を利用したガスタービン発電を組み合わせた方式が採用されている（例えば、特許文献１参照）。このような太陽熱複合発電設備では、太陽光の熱エネルギを利用することができない夜間や曇天・雨天の日であっても、ガスタービンによる発電と、排熱回収ボイラの蒸気を利用した蒸気タービンによる発電を行うことができる。したがって、昼夜および天候に関係なく継続的な発電を行うことができる。また、太陽熱発電を最大限利用することによって燃料消費を減らして二酸化炭素の排出量を削減することもできる。
【０００３】
一方、このような太陽熱複合発電設備を導入するにあたっては、通年して安定した電力を供給できるかどうか、さらに、初期コスト（設備設置コスト）や運転コストなどの経済性の評価などを予め検討しておくことが望ましい。
【０００４】
従来、風力発電装置、太陽光発電装置、太陽熱集熱装置、およびコージェネレーション装置などにおいて、電気的および熱的出力エネルギ、装置設置コスト、運転コスト、および二酸化炭素排出量のシミュレーションを行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この特許文献２のシミュレーション方法では、１）検討しようとする設備の種類・地点・制約条件を設定し、２）設備が設置された地点の過去の気象データを推測し（あるいは今後の気象データを予測し）、３）施設の過去の需要データを推測し（あるいは今後の需要データを予測し）、４）ユーザの目的に応じたシステム構成を出力する（あるいはユーザの目的に応じた運転方法を出力する）というものである。なお、気象推測・予測アルゴリズムと需要推測・予測アルゴリズムは公開されているアルゴリズムが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３９３６７号公報
【特許文献２】特開２００８−８３９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
太陽熱発電設備や太陽熱複合発電設備では、日中の地表における日照状態や大気温度の継時的（経時的）な変動の影響を受ける。このような変動の態様は自然発生的であり、発生する時点や発生の程度を正確に予測することは困難である。その結果、蒸気タービンに供給される蒸気条件（温度、圧力、湿り度、乾き度等）が変動し、発電量も変動する。また、大気温度の変動は、設備から大気へ放出される熱損失に影響する。さらに、太陽熱複合発電設備において大気温度の変動はガスタービンの出力にも大きく影響する。
【０００８】
特許文献２のシミュレーション方法は、風力発電装置、太陽光発電装置、太陽熱集熱装置、およびコージェネレーション装置などを対象とした方法であり、太陽熱複合発電設備を対象とした方法ではない。また、基本的に、気象推予測、電力・熱需要推予測を行うためのシミュレーション方法であり、設備の年間発電量を推定するような方法ではない。さらに、設備の動特性を考慮したシミュレーション方法ではない、というような問題がある。すなわち、特許文献２の方法は、上述したような太陽熱発電設備に特有の現象を考慮したようなシミュレーション方法ではない。
【０００９】
太陽熱複合発電設備では、太陽光の熱エネルギを熱媒体である油に吸収させることで熱エネルギを発電に利用している。そのため、太陽熱複合発電設備は、熱媒体である油の熱容量により時定数の長い動特性を持つ。太陽熱複合発電設備の長期にわたる発電量(通常は年間発電量)を算出して推定する方法としては、静特性モデルを用いたシミュレーション方法と動特性モデルを用いたシミュレーション方法とが考えられる。しかしながら、静特性モデルでは設備の熱容量による動的挙動を考慮しないため計算精度が低いという問題があり、一方、動特性モデルではモデル式が複雑なため計算時間が長く、複数のケースを検討するには時間がかかり過ぎるという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備に対して、高い精度かつ簡便に（短時間で）指定期間の発電量を算定できる発電量算定方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１２】
本発明の第１態様によれば、太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備の発電量算定方法であって、ソーラーフィールドの仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルに、複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出する第１工程と、算出された関係データに基づいて、ソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成する第２工程と、指定期間の太陽光の熱エネルギの入熱量データを簡易モデルに入力してソーラーフィールドの集熱量データを算出し、集熱量データを用いて太陽熱複合発電設備における指定期間の発電量を算定する第３工程と、を含む、太陽熱複合発電設備の発電量算定方法を提供する。
【００１３】
本発明の第２態様によれば、第２工程において、動特性シミュレーションモデルを用いて算出されたソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを、数学的に処理することにより簡易モデルを作成する、第１態様に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法を提供する。
【００１４】
本発明の第３態様によれば、第１工程または第２工程において用いられる太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータまたは入熱量データには、少なくとも直達日照強度および大気温度のデータが含まれる、第１態様または第２態様に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法を提供する。
【００１５】
本発明の第４態様によれば、簡易モデルのパラメータとして、ソーラーフィールドにおける太陽光の集光集熱装置の受光面積が含まれている、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法を提供する。
【００１６】
本発明の第５態様によれば、ソーラーフィールドの集光集熱装置として、パラボリックトラフ式集熱装置またはフレネル式集熱装置が採用されている、第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法を提供する。
【００１７】
本発明の第６態様によれば、太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備の発電量算定方法であって、ソーラーフィールドの仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルに、複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出し、関係データに基づいてソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成するソーラーフィールド用簡易モデル作成工程と、指定期間の太陽光の熱エネルギの入熱量データをソーラーフィールド用簡易モデルに入力してソーラーフィールドの集熱量データを算出するソーラーフィールド出力算定工程と、第１発電設備の仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルを用いて、複数パターンの大気温度と第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量との関係データを算出し、関係データに基づいて大気温度から第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量のデータを算出するための簡易モデルを作成する第１発電設備用簡易モデル作成工程と、指定期間の大気温度データを第１発電設備用簡易モデルに入力して第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量のデータを算出する第１発電設備出力算定工程と、ソーラーフィールド出力算定工程にて算出されたソーラーフィールドの集熱量データと、第１発電設備出力算定工程にて算出された第２発電設備へ供給可能な排熱量データとを用いて、第２発電設備における指定期間の第２発電量を算出する第２発電設備出力算定工程と、を含む、太陽熱複合発電設備の発電量算定方法を提供する。
【００１８】
本発明の第７態様によれば、第２発電設備出力算定工程にて算定された指定期間の第２発電量において、第２発電設備の発電容量を超過する区間が生じた場合に、同区間において、第１発電設備による第１発電量を低減させるとともに、低減された排熱量データを用いて、第２発電設備における指定期間の第２発電量を再度算出する第２発電設備出力再算定工程をさらに含む、第６態様に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法を提供する。
【００１９】
本発明の第８態様によれば、ソーラーフィールド用簡易モデル作成工程および第１発電設備用簡易モデル作成工程において、動特性シミュレーションモデルを用いて算出された関係データを、数学的に処理することにより簡易モデルを作成する、第６態様または第７態様に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法を提供する。
【００２０】
本発明の第９態様によれば、ソーラーフィールド用簡易モデル作成工程またはソーラーフィールド出力算定工程において用いられる太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータまたは入熱量データには、少なくとも直達日照強度および大気温度のデータが含まれる、第６態様から第８態様のいずれか１つに記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法を提供する。
【００２１】
本発明の第１０態様によれば、第６態様から第９態様のいずれか１つに記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法により算定された、指定期間における第１発電設備による第１発電量および第２発電設備による第２発電量のデータと、太陽熱複合発電設備の初期コストおよび運転コストのデータとを用いて、太陽熱複合発電設備の経済性評価を行う方法を提供する。
【００２２】
本発明の第１１態様によれば、太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備において、ソーラーフィールドの集熱量を算出する方法であって、ソーラーフィールドの仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルに、複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出し、算出された関係データを数学的に処理することにより、ソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成する、ソーラーフィールドの集熱量算出方法を提供する。
【００２３】
本発明の第１２態様によれば、太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備の発電量算定装置であって、ソーラーフィールドの仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルを保持するモデル記憶部と、外部データが入力されるデータ入力部と、データ入力部に入力されたデータを、モデル記憶部に保持されたモデルに入力して、演算を行う演算部と、を備え、演算部は、モデル記憶部に保持された動特性シミュレーションモデルに、入力部より入力された複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出する関係データ算出手段と、算出された関係データに基づいて、ソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成し、モデル記憶部に保持させる簡易モデル作成手段と、入力部より入力された指定期間の太陽光の熱エネルギの入熱量データを、モデル記憶部に保持された簡易モデルに入力してソーラーフィールドの集熱量データを算出し、集熱量データを用いて太陽熱複合発電設備における指定期間の発電量を算定する発電量算定手段と、を備える、太陽熱複合発電設備における発電量算定装置を提供する。
【００２４】
本発明の第１３態様によれば、太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を用いて発電を行う発電設備としてガスタービンを用いた第１発電設備と、ソーラーフィールドにて集光集熱された太陽光の熱エネルギと第１発電設備よりの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備と、を備える太陽熱複合発電設備の発電量算定装置であって、ソーラーフィールドの仕様および第１発電設備の仕様に基づいて作成されたそれぞれの動特性シミュレーションモデルを保持するモデル記憶部と、外部データが入力されるデータ入力部と、データ入力部に入力されたデータを、モデル記憶部に保持されたモデルに入力して、演算を行う演算部と、を備え、演算部は、モデル記憶部に保持されたソーラーフィールドの動特性シミュレーションモデルに、入力部より入力された複数パターンの太陽光の熱エネルギの入熱量サンプルデータを入力して、ソーラーフィールドにおける入熱量と集熱量との関係データを算出し、関係データに基づいてソーラーフィールドにおける入熱量から集熱量を算出するための簡易モデルを作成して、モデル記憶部に保持させるソーラーフィールド用簡易モデル作成手段と、入力部より入力された指定期間の太陽光の熱エネルギの入熱量データを、モデル記憶部に保持されたソーラーフィールド用簡易モデルに入力してソーラーフィールドの集熱量データを算出するソーラーフィールド出力算定手段と、モデル記憶部に保持された第１発電設備の動特性シミュレーションモデルを用いて、入力部より入力された複数パターンの大気温度と、第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量との関係データを算出し、関係データに基づいて大気温度から第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量のデータを算出するための簡易モデルを作成して、モデル記憶部に保持させる第１発電設備用簡易モデル作成手段と、入力部より入力された指定期間の大気温度データを、モデル記憶部に保持された第１発電設備用簡易モデルに入力して第１発電設備における第１発電量および第２発電設備へ供給可能な排熱量のデータを算出する第１発電設備出力算定手段と、ソーラーフィールド出力算定手段により算出されたソーラーフィールドの集熱量データと、第１発電設備出力算定手段により算出された第２発電設備へ供給可能な排熱量データとを用いて、第２発電設備における指定期間の第２発電量を算出する第２発電設備出力算定手段と、を備える、太陽熱複合発電設備における発電量算定装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１４態様によれば、演算部は、第２発電設備出力算定手段にて算定された指定期間の第２発電量において、第２発電設備の発電容量を超過する区間が生じた場合に、同区間において、第１発電設備による第１発電量を低減させるとともに、低減された排熱量データを用いて、第２発電設備における指定期間の第２発電量を再度算出する第２発電設備出力再算定手段をさらに備える、第１３態様に記載の太陽熱複合発電設備における発電量算定装置を提供する。
【００２６】
本発明の第１５態様によれば、第１３態様または第１４態様に記載の太陽熱複合発電設備の発電量算定装置と、算定された指定期間における第１発電設備による第１発電量および第２発電設備による第２発電量のデータと、太陽熱複合発電設備の初期コストおよび運転コストのデータとを用いて、太陽熱複合発電設備の経済性評価を行う手段とを備える、太陽熱複合発電設備における経済性評価装置を提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ソーラーフィールドの仕様に基づいて作成された動特性シミュレーションモデルにサンプルデータを入力して得られた結果に基づいて、動特性を考慮した簡易モデルを作成し、この簡易モデルを用いて、指定期間の発電量を算定することができる。したがって、シミュレーション精度に影響が大きい動特性を考慮した簡易モデルを用いて、簡便かつ短時間で指定期間の発電量を算定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる発電量算定方法による発電量が算定される太陽熱複合発電設備のシステム概念図
【図２】図１の太陽熱複合発電設備の構成を示す模式図
【図３】実施の形態１の太陽熱複合発電設備の発電量算定方法のフローチャート
【図４】直達日照強度のサンプルデータ
【図５】（Ａ）ソーラーフィールにおける入熱量と集熱量との関係データ、（Ｂ）関係データから作成された簡易モデル
【図６】（Ａ）直達日照強度の年間データ、（Ｂ）簡易モデルを用いて算出された太陽熱複合発電設備における年間発電量の算出結果
【図７】実施の形態１の太陽熱複合発電設備の発電量算定装置の構成図
【図８】実施の形態１の変形例にかかる太陽熱複合発電設備の経済性評価方法のフローチャート
【図９】本発明の実施の形態２にかかる太陽熱複合発電設備の発電量算定方法のフローチャート
【図１０】（Ａ）直達日照強度のデータを示す図、（Ｂ）ガスタービンによる発電量、蒸気タービンによる発電量、および発電量上限の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態にかかる太陽熱複合発電設備の発電量算定装置および方法を説明するに先立って、太陽熱複合発電設備のシステム構成について、図１のシステム構成図を用いて説明する。
【００３１】
（太陽熱複合発電設備のシステム構成）
太陽熱複合発電設備１は、太陽光を集めてこれを熱エネルギとして熱媒体に吸収させるソーラーフィールド１０と、ソーラーフィールド１０から供給された熱媒体によって給水を加熱し蒸気を発生させる熱交換器１１と、給水および熱交換器１１から供給された蒸気を加熱して過熱蒸気を発生させるガスタービン排熱ボイラ１２と、ガスタービン排熱ボイラ１２に排ガスを供給するガスタービン１３と、ガスタービン排熱ボイラ１２で発生した過熱蒸気で駆動される蒸気タービン１４と、ガスタービン１３により駆動される第１発電機１５と、蒸気タービン１４により駆動される第２発電機１６とを備えている。
【００３２】
すなわち、太陽熱複合発電設備１では、太陽光の熱エネルギ以外のエネルギである、天然ガス等の種々のガス体燃料や液体燃料を用いて発電を行う第１発電設備３（ガスタービン１３および第１発電機等）と、太陽光の熱エネルギと第１発電設備３からの排熱とを用いて発電を行う第２発電設備４（蒸気タービン１４および第２発電機１５）とが複合されて１つの発電設備として構成されている。なお、ガスタービン１３によって発電を行いながら、ガスタービン１３からの排熱を用いて蒸気を発生させて蒸気タービン１４を駆動して発電を行うような設備の構成部分は、いわゆるガスタービン複合発電プラント（以下、ＣＣＰＰ（Combined Cycle Power Plant）とする。）と称されている。
【００３３】
ここで、このようなシステム構成を有する太陽熱複合発電設備１のさらに詳細な構成例について、図２の模式図を用いて説明する。
【００３４】
図２に示すように、ソーラーフィールド１０は、太陽光の集光集熱装置として、例えば、パラボリックトラフ式の集光集熱装置２０が用いられている。この集光集熱装置２０は、放物線状の曲面を有する反射板２０ａの焦点位置に熱吸収パイプ２１が配置されており、この熱吸収パイプ２１内に液状の熱媒体（例えば油）を通過させることにより、太陽光が熱吸収パイプに対して集光集熱されて熱エネルギを熱媒体に吸収させることができる。
【００３５】
熱吸収パイプ２１は熱媒体供給配管２２に接続されており、熱媒体供給配管２２は熱媒体を熱交換器１１に供給可能に接続されている。熱交換器１１は蒸発器としての作用を奏する。熱媒体は集光集熱装置２０において太陽熱を吸収し、熱交換器１１において蒸気を発生させるために水に熱供給し、再び集光集熱装置２０に向かう。
【００３６】
このソーラーフィールド１０では、集光集熱装置２０が設置された複数の集熱ゾーン２３が形成されている。なお、集光集熱装置２０の設置領域は、例えば、発電量３０ＭＷ級の設備では、通常、約１４００ｍ×７００ｍ程度の広さがある。
【００３７】
複数の集熱ゾーン２３に接続された熱媒体供給配管２２は統合されて熱交換器１１の入口に接続され、熱交換器１１の出口からそれぞれの集熱ゾーン２３へ熱媒体を戻すように熱媒体戻し配管２４が設けられている。なお、この熱媒体供給配管２２および熱媒体戻し配管２４を含めて、以降、熱媒体供給配管２２と称するものとする。
【００３８】
熱媒体供給配管２２には熱媒体を循環させるための循環ポンプ２４ｐが設置されている。この循環ポンプ２４ｐによる熱媒体の循環流量を制御することにより、熱交換器１１への入熱量を制御してこの熱交換器１１における蒸気発生量を調整することができる。
【００３９】
ガスタービン１３の駆動に使用された燃焼ガス（排ガス）は、排ガス配管３０を通って排熱ボイラ１２に供給され、給水を加熱して蒸気を発生させた後、排ガス配管３０を通って煙突３１から大気放散される。蒸気タービン１４は、熱交換器１１および排熱ボイラ１２において発生した蒸気によって駆動される。
【００４０】
蒸気タービン１４を駆動した蒸気は復水器３２において復水した後、給水ポンプ３３によって給水管３４内を圧送される。すなわち、まず給水加熱器３５によって加熱され、続いて脱気器３６によって脱気され、その後分岐して、ポンプ３７ａ、３７ｂによって排熱ボイラ１２および熱交換器１１に送られる。熱交換器１１および排熱ボイラ１２のそれぞれにおいて発生した蒸気は合流されて統合蒸気供給管３８を通して蒸気タービン１４に送られる。この統合蒸気供給管３８は排熱ボイラ１２の過熱器４１を通る。
【００４１】
排熱ボイラ１２は、基本構成の一例としてエコノマイザ（予熱器）３９、蒸気ドラム４２を備えたエバポレータ（蒸発器）４０およびスーパーヒータ（過熱器）４１を備えている。熱交換器１１において発生した蒸気は飽和状態である。したがって、この飽和蒸気を蒸気タービン１４に供給する前に排熱ボイラ１２のスーパーヒータ４１を利用して過熱蒸気にしておく。この目的のために、熱交換器１１の蒸気出口から、スーパーヒータ４１の上流側に位置する蒸気ドラム４２に対して蒸気供給管４３が接続されている。この蒸気供給管４３を通して蒸気ドラム４２に供給された熱交換器１１からの飽和蒸気は、この蒸気ドラム４２において、排熱ボイラ１２のエバポレータ４０で発生した蒸気と混合される。混合された蒸気はスーパーヒータ４１へ送られて過熱蒸気になる。スーパーヒータ４１は、熱交換器１１からの飽和蒸気とエバポレータ４０からの飽和蒸気とを合わせた全量を所定の過熱温度まで加熱することができる性能（伝熱面積）を有するように設計製造されているので、排熱ボイラ１２は安定した性状の過熱蒸気を蒸気タービン１４に供給することができる。
【００４２】
蒸気供給管４３には流量調整弁４４を設置しておくのが好ましい。この流量調整弁４４は、日中の雲によって遮光されることによる集熱量の急減、砂嵐の風圧によって集熱装置２０が撓むことによる集熱効率の急低下、および、日没による太陽熱回収の急減によっても、排熱ボイラ１２への蒸気供給量が急変しないように制御される。また、この流量調整弁４４は、日の出とともに増加し始める発生蒸気量が排熱ボイラ１２の運転に支障を与えることのないように制御される。さらに、特に日没後には蒸気供給管４３内の蒸気がなくなるので蒸気供給管４３を閉じるように制御される。
【００４３】
太陽熱複合発電設備１では、日照状態等の変化により集熱ゾーン２３から供給される熱媒体はその温度が変動するものである。そこで、熱交換器１１の入口側と出口側に熱媒体の温度を計測する温度計測装置４７を設置するのが好ましい。
【００４４】
（年間発電量算定シミュレーション方法）
次に、上述のようなシステム構成に代表される太陽熱複合発電設備１に対して、指定期間の発電量（例えば年間発電量）を算定する方法について説明する。この発電量算定方法の主要な手順のフローチャートを図３に示す。
【００４５】
（設備仕様の決定）
まず、図３のフローチャートのステップＳ１にて、算定対象となる太陽熱複合発電設備の仕様データを決定する。具体的には、太陽熱複合発電設備の設置場所、ソーラーフィールド１０、熱交換器１１、ガスタービン排熱ボイラ１２、ガスタービン１３、蒸気タービン１４、第１発電機１５、および第２発電機１６などの設備の主要なシステム構成の仕様を決定する。
【００４６】
（動特性シミュレーションモデルの作成）
次に、これらの設備仕様に基づいて、ソーラーフィールド１０の動特性シミュレーションモデルＭ１と、熱交換器１１の動特性シミュレーションモデルＭ２と、ＣＣＰＰの動特性シミュレーションモデルＭ３とをそれぞれ作成する（ステップＳ２）。なお、以下、動特性シミュレーションモデルを、動特性モデルと呼ぶものとする。
【００４７】
太陽熱複合発電設備１の発電量は、第１発電設備（ガスタービン１３）の第１発電量と第２発電設備（蒸気タービン１４）の第２発電量の合計であり、動特性モデルを用いての発電量の計算には時間がかかる。通常、発電設備における１日分の発電量を算出するのに、動特性モデルを用いた場合では、約２０分程度かかるため、年間発電量の算出には約１２０時間かかる。その理由は、動特性シミュレーションプログラムは高性能な解析用コンピュータソフトを使用して作成されており、時々刻々変動する太陽エネルギ強度（以下、直達日照強度と呼ぶ。）と大気温度とに対応してソーラーフィールド１０での集光集熱量等の挙動を精密に計算するからである。
【００４８】
動特性シミュレーションでは、少なくとも直達日照強度と大気温度とを含むデータを入力データとして設備の動特性を考慮した発電量を算出する。動特性モデルは、エネルギバランス式、マスバランス式等で構成する。ここで、それぞれの動特性モデルＭ１〜Ｍ３を代表して、ソーラーフィールド１０用の動特性モデルＭ１の具体的な内容について説明する。
【００４９】
ソーラーフィールド１０用の動特性モデルＭ１の数式モデルについて、エネルギバランスを式（１）〜式（５）に示し、マスバランスを式（６）〜式（７）に示す。
Co*d/dt(Wo*To) = Qsf + Qfi−Qlo−Qfo    ・・・（１）
Qsf = f1(DNI,θ,A)                      ・・・（２）
Qfi = Co*Goin*Toin                      ・・・（３）
Qlo = f2(To,Tamb, DNI)                  ・・・（４）
Qfo = Co*Goout*To                       ・・・（５）
d/dt(Wo) = Goin−Goout                  ・・・（６）
Wo = Vp*ρo                             ・・・（７）
なお、これらの式（１）〜（７）における記号の説明は、以下の通りである。
Qsf：直達日照強度によるソーラーフィールドへの入熱量[kJ/s]
Qfi：熱媒体のソーラーフィールドへの持込熱量[kJ/s]
Qlo：ソーラーフィールドでの放熱量[kJ/s]
Qfo：ソーラーフィールドからの熱媒体の持出熱量[kJ/s]
Co：熱媒体比熱[kJ/kg℃]
Wo：熱媒体重量[kg]
To：熱媒体温度[℃]
DNI：直達日照強度[kJ/(s・m2)] (Direct Normal Irradiance)
θ：太陽光の集光集熱装置への入射角度[度]
A : 集光装置の受光面積[m2]
Goin：ソーラーフィールド入口熱媒体流量[kg/s]
Toin：ソーラーフィールド入口熱媒体温度[℃]
Tamb：大気温度[℃]
Goout：ソーラーフィールド出口熱媒体流量[kg/s]
Vp：熱媒体配管容積[m3]
ρo：熱媒体比重[kg/m3]
f1()：関数
f2()：関数
【００５０】
（動特性モデルによる計算）
これらの式（１）〜（７）を用いて直達日照強度DNIと大気温度Tambからソーラーフィールド１０の出口での熱媒体温度Toと熱媒体流量Gooutを算出する。すなわち、ソーラーフィールド１０における太陽光の熱エネルギの入熱量のデータを入力することで、ソーラーフィールド１０における集熱量が算出可能となる。
【００５１】
なお、ここではソーラーフィールド１０の動特性モデルＭ１の具体的な内容について説明したが、熱交換器１１とＣＣＰＰ等についても動特性モデルＭ２、Ｍ３を作成することで、設備の発電量が算出可能となる。
【００５２】
具体的に、公称１５０ＭＷ級の太陽熱複合発電設備で、ＣＣＰＰ部分の発電寄与が１２０ＭＷで、ソーラーフィールド１０部分の発電寄与が３０ＭＷの例について説明する。この太陽熱複合発電設備のソーラーフィールド１０は、集光集熱装置の総基数が２１６基程度と想定される。
【００５３】
このような仕様の太陽熱複合発電設備を、仮に北アメリカのある地点に設置するような場合を例にとると、２００８年２月８日、２００８年６月３日、２００７年９月２９日の同地点における直達日照強度のサンプルデータは、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようなデータとなる。
【００５４】
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す直達日照強度のサンプルデータと、大気温度のサンプルデータ、太陽光の集光集熱装置への入射角度のサンプルデータなどを、動特性モデルＭ１に入力する（ステップＳ３）。ここで、サンプルデータとは、１年間のデータに比べて短期間のデータ（例えば、ある一日における特定時間区間のデータなど）のことである。また、このようなサンプルデータは、その地点の気象条件などに大きく関連するデータである。そのため、その地点における季節による気象条件の変化の程度などを考慮して、代表される複数の特徴的パターンなデータをサンプルデータとして採用することが望ましい。なお、熱交換器１１用の動特性モデルＭ２へ入力されるサンプルデータは、例えば熱媒体温度、熱媒体流量であり、ＣＣＰＰ用の動特性モデルＭ３へ入力されるサンプルデータは、例えばガスタービン燃料投入量、大気温度である。
【００５５】
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す直達日照強度のデータを含む複数パターンのサンプルデータを動特性モデルＭ１に入力することにより得られた結果を図５に示す（ステップＳ４）。図５において、横軸に示される動特性モデルＭ１への入力は直達日照強度および太陽光の集熱装置への入射角から決まる集熱装置の基本入熱量であり、縦軸に示される出力はソーラーフィールド１０での集熱量である。すなわち、図５に示される計算結果は、ソーラーフィールド１０における太陽光の熱エネルギの入熱量と集熱量との関係を示す関係データである。この関係データは、動特性モデルＭ１を用いて得られた計算結果であるため、太陽熱複合発電設備における動特性が考慮された関係データとなっている。なお、図５の横軸に示される基本入熱量は式（２）のQsfに対応しており、縦軸に示される集熱量は式（２）と式（４）の記号を用いたQsf-Qloに対応している。
【００５６】
（簡易モデルの作成）
次に、動特性モデルにサンプルデータを入力して得られた計算結果を用いて、簡易モデルを作成する（ステップＳ５）。簡易モデルは、動特性モデルにサンプルデータを入力して得られた計算結果に対して、数学的に統計処理を行うことで近似式として作成される。このような簡易モデルには入力と出力との関係を表す関数として例えば多項式関数が用いられ、数学的統計処理として、例えば回帰分析等の手法を用いて多項式関数を導出することができる。
【００５７】
ここで、ソーラーフィールド１０用の動特性モデルＭ１にサンプルデータを入力して得られた入熱量と集熱量との関係データを、一次関数の簡易モデルＭ４として作成した結果を図５に示す。
【００５８】
図５において、入力（入熱量）と出力（集熱量）との関係データ（データ分布）を一次関数（直線）で表したものが簡易モデルＭ４である。このソーラーフィールド１０用の簡易モデルＭ４は、モデル式として、出力＝α×A×入力＋βとして表される。出力はソーラーフィールドの集熱量、入力は集熱装置の基本入熱量、Aは集光集熱装置の受光面積であり、α、βは回帰分析により算出した定数である。簡易モデルの式としてはここでは一次関数を用いたが、計算機の仕様を考えて最適な式を選べば良い。また、得られた関係データから数学的統計処理により簡易モデルを導出することが難しい場合には、サンプルデータの点数を増やして再度導出すれば良い。
【００５９】
また、このような簡易モデルの作成の具体的な手法については、ソーラーフィールド１０用のモデルを例として説明したが、熱交換器１１およびＣＣＰＰ用の簡易モデルについても同様な手法により作成することができる。
【００６０】
（簡易モデルによる年間発電量の算定）
次に、このように作成された簡易モデルに、指定期間として例えば１年間のデータを入力することにより（ステップＳ６）、年間発電量を算定する（ステップＳ７）。
【００６１】
具体的には、ソーラーフィールド１０用の簡易モデルＭ４に、直達日照強度、太陽光の入射角、大気温度などにより表される入熱量の年間データを入力することにより、ソーラーフィールド１０における年間を通じた集熱量データを得ることができる。また、熱交換器１１やＣＣＰＰの簡易モデルについても、年間の入力データを入力することにより、年間を通じた出力データを得ることができる。これらの出力データを合算することにより、太陽熱複合発電設備１における年間を通じた発電量の算出結果が得られる。
【００６２】
ここで、これらの簡易モデルを用いて算出された太陽熱複合発電設備１における年間発電量の算出結果の例を、図６（Ａ）、（Ｂ）に示す。なお、図６（Ａ）は、直達日照強度の年間データであり、図６（Ｂ）はこれらの年間データに基づいて簡易モデルにより算出された年間発電量を示す。図６（Ｂ）では、下半分がガスタービン発電量を示し、上半分が蒸気タービン発電量を示す。図６（Ｂ）の年間発電量の算出に要した時間は約１分であり、動特性シミュレーションを用いて算出を行った場合に要する時間（１２０時間）に比べて大幅に短い時間で算出することができた。本実施の形態１の発電量算定方法によれば、太陽熱複合発電設備の年間発電量が、精度良く簡便に（短時間で）算定することができる。
【００６３】
上述した本実施の形態の発電量算定方法を実現するための装置構成の例を、図７に示す。図７に示すように、発電量算定装置５０は、サンプルデータや年間データの入力が行われる入力部５１と、設備仕様に基づく動特性モデルや作成された簡易モデルなどが記憶されて保持される記憶部（モデル記憶部）５２と、各種演算処理を行う演算部５３と、演算部５３による演算結果である年間発電量の算定結果などが出力される出力部５４とを備えて構成される。
【００６４】
演算部５３は、動特性モデルにサンプルデータを入力して入力と出力との関係データを算出する処理（ステップＳ３、Ｓ４）を行う関係データ算出手段５５と、算出された関係データに対して数学的統計処理を行うことにより簡易モデルを作成する処理（ステップＳ５）を行う簡易モデル作成手段５６と、簡易モデルに年間データを入力して年間発電量を算出する処理（ステップＳ６、Ｓ７）を行う発電量算定手段５７と構成する。
【００６５】
このような発電量算定装置５０の構成は一例であり、これ以外にも要求に応じて各ステップの処理を実現するような様々な構成を適用することができる。
【００６６】
本実施の形態１によれば、大型計算機を用いて行なう高精度な動特性モデルの計算精度に匹敵する計算を、パソコン（パーソナルコンピュータ）に搭載できるような簡易モデルを用いて、太陽熱複合発電設備の発電量を短時間で計算することができる。特に、太陽熱複合発電設備の計画段階において、年間発電量を高精度かつ簡便に算定できるため、設備計画に有効に活用することができる。
【００６７】
上述の手法において、一旦簡易モデルを作成すると、同じ仕様の太陽熱複合発電設備の導入を別途に計画する場合には、そのまま使用して、異なる計画地点における１年間を通した直達日照強度および大気温度などのデータを入力すれば、その地点における年間発電量を容易に計算することができる。したがって、太陽熱複合発電設備の設置場所の検討など、計画段階において有効に活用できる。
【００６８】
また、簡易モデルは、ソーラーフィールドの仕様（集熱装置のタイプ）と規模（集熱装置の基数）に合わせて変化する。集熱装置の基数が増えれば、集熱量は増えるが、他方、設備コストも増加するので、ソーラーフィールドの規模については最適値が存在する。この最適値が発電設備計画の最適化を可能とする。
【００６９】
したがって、太陽熱複合発電設備を計画するときは、ソーラーフィールドの規模について、多くのケーススタディーが必要であるので、本実施の形態１の手法による簡易モデルを用いることにより、短時間に高精度な計算が可能となるため、太陽熱複合発電設備の設備計画の効率化が図れる。
【００７０】
上述の太陽熱複合設備１では、ソーラーフィールド１０が備える集光集熱装置２０が、パラボリックトラフ式の集光集熱装置である場合を例としたが、集光集熱装置として複数の平面反射板を用いたフレネル式が採用されるような場合であっても良い。
【００７１】
また、本実施の形態では、ソーラーフィールド１０、熱交換器１１、およびＣＣＰＰのそれぞれについて簡易モデルを作成して年間発電量を算定するような場合を例として説明したが、ソーラーフィールド１０のみ、あるいはＣＣＰＰのみについて簡易モデルを作成して年間発電量の算定を行うような場合であってもよい。設備仕様として動特性を用いた考慮が必要なシステム構成について簡易モデルを作成してシミュレーションを行うことで、精度良く簡便に年間発電量の算定を行うことができる。
【００７２】
（変形例：経済性評価）
また、このような発電量算定方法を用いることで、太陽熱複合発電設備の経済性についても短時間で評価することができ、設備計画の最適化とその妥当性を迅速かつ簡便に示すことができる。
【００７３】
具体的には、図３のフローチャートにて示す発電量算定方法のそれぞれの処理ステップに経済性評価のための処理ステップを追加することにより、計画された太陽熱複合発電設備の経済性を簡便な方法で判定することができる。経済性評価のための処理ステップを追加したフローチャートを図８に示し、追加された処理ステップについてのみ説明する。
【００７４】
図８のステップＳ８では、発電設備に必要な初期コストを算出する。具体的には、計画された太陽熱複合発電設備の仕様に基づいて設備費用を自動計算プログラムにより算出する。大・中・小規模の典型例を基準仕様とする詳細値を求め、それぞれの中間区間の規模の設備費用は補間法により求める。また、発電設備に必要な発電事業費用を自動計算プログラムにより算出する。
【００７５】
ステップＳ９では、発電設備の運転に必要な運転コストを算出する。具体的には、所定年限の期間における発電設備の操業コストとメンテナンスコストを自動計算プログラムにより算出する。
【００７６】
ステップＳ１０では、ステップＳ７にて算定された年間発電量に基づいて売電収入を計算する一方で、ステップＳ８およびＳ９にて算出された初期コストおよび運転コストから総事業経費を算出する。そして、収入と経費から発電単価と案件収益率等の経済性評価パラメータを計算する。
【００７７】
これらの計算処理は短時間に実行され、計画された太陽熱複合発電設備の経済性と、同計画の実行の可否について簡便に判断することができる。なお、上述の方法では、発電設備の初期コストおよび運転コストを自動計算プログラムにより算出するような場合を例として説明したが、別途算出された初期コストおよび運転コストのデータを入力しても良い。
【００７８】
太陽熱複合発電設備における発電量の算定と経済性評価の検討には、発電設備の設置予定地における通年直達日照強度のデータを用いる。現在のところおよそ世界１６０カ国以上について、それぞれの複数代表地点における長期間にわたる直達日照強度と大気温度の時系列データが公開されている。これらを用いることで、太陽熱が利用可能なほとんどの国について計画対象となる太陽熱複合発電設備の発電可能量の算定と同設備の経済性の検討が可能である。特定国の特定地点において直達日照強度と大気温度を実測して、それらを使用することにより、検討結果の正確性と信頼性をさらに向上させることができる。
【００７９】
上述した動特性モデルから簡易モデルを作成する方法は、例えば簡易モデル作成装置として、コンピュータ（例えば大型計算機）を用いて実現することができる。このような簡易モデル作成装置は、動特性モデル、各国地点における直達日照強度データと共に大型計算機に組み込まれて実現できる。一方、作成された簡易モデルそのものはパソコンに搭載して、可搬型の発電量計算装置および経済性評価装置として使用することができる。
【００８０】
建設された太陽熱複合発電設備では各装置の稼動データや発電量などの実操業データが蓄積される。同設備には直達日照強度の測定装置が設置されるので、実測直達日照強度と実際の発電量を得て、簡易モデル作成装置に入力すれば、より高精度な簡易モデルを作成することができる。
【００８１】
上述の簡易モデルは太陽熱複合発電設備について用いたが、ガスタービンを使用しない蒸気タービンのみの通常型太陽熱発電設備についても適用することができる。
【００８２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２にかかる太陽熱複合発電設備の発電量算定方法について説明する。
【００８３】
太陽熱複合発電設備では、ガスタービン１３にて発電が行われるとともに、ガスタービン１３の駆動に伴って生じた排熱（排ガス）と、ソーラーフィールド１０での集熱とを合わせた熱エネルギを用いて発生された蒸気により蒸気タービン１４を駆動して発電が行われる。
【００８４】
一方、ソーラーフィールド１０にて集熱される熱エネルギ量は、直達日照強度により大きく影響される。このような熱エネルギは、日中にピークとなり夜間にはゼロとなる（図１０（Ａ）参照）。
【００８５】
そのため、ガスタービン１３を一定の出力にて連続運転するような場合にあっては、太陽熱複合発電設備１全体の発電量は、直達日照強度が高くなる日中にピークとなる。すなわち、蒸気タービン１４への蒸気の供給量ピークは日中に生じることになる。
【００８６】
このような発電量のピークに対処するような容量の蒸気タービン１４を採用するような場合には、ピーク時には問題なく対処できるものの、蒸気の入力が低下する夜間などは蒸気タービン１４が部分負荷運転を行うことになり、蒸気タービン１４の運転効率が低下する。このような運転効率の低下を考慮すれば、発電量のピークに対処するような容量の蒸気タービン１４を採用することは適切ではなく、ピークよりも小さい容量の蒸気タービンを採用して、ガスタービン１３側の出力を減少させるなどの調整を行うことで対処することが好ましい。
【００８７】
本実施の形態２では、このように直達日照強度の変化に対応して、発電量が設備発電容量を超過しないように、ガスタービン１３側の出力を調整するような設備運転を考慮して年間発電量の算定を行うものである（図１０（Ｂ）参照）。
【００８８】
本実施の形態２の発電量算定方法の手順のフローチャートを図９に示す。
【００８９】
図９のステップＳ２１において、太陽熱複合設備の設備仕様データを決定する。その後、ステップＳ２２にて、ソーラーフィールド１０用の動特性モデルＭ２１が作成されるとともに、ステップＳ２８にて、ガスタービン１３（第１発電設備）用の動特性モデルＭ２２が作成される。
【００９０】
その後、ソーラーフィールド１０側にて、実施の形態１のステップＳ３〜Ｓ７と同様の手順にてステップＳ２３〜Ｓ２７の処理が行われ、ソーラーフィールド１０における年間の集熱量データが簡易モデルを用いて算出される。同様に、ガスタービン１３側にて、実施の形態１のステップＳ３〜Ｓ７と同様の手順にてステップＳ２９〜Ｓ３３の処理が行われ、ガスタービン１３における年間の第１発電量および排熱量データが簡易モデルを用いて算出される。なお、ガスタービン１３の発電量は、大気温度により影響を受けるため、少なくとも大気温度を含んだデータを用いてこれらの処理が行われる。
【００９１】
次に、ステップＳ３４にて、ソーラーフィールド１０の年間集熱量データ、およびガスタービン１３の排熱量データを用いて、蒸気タービン１４における年間の第２発電量のデータが算出される。
【００９２】
次に、ステップＳ３５にて、算出された蒸気タービン１４における年間の第２発電量のデータにおいて、第２発電量が蒸気タービン１４の発電容量を超えている区間が存在するかどうかが判断される。直達日照強度の程度により蒸気タービン１４の発電容量を超えている区間がある場合には、ステップＳ３６にて、同区間において、蒸気タービン１４の発電容量を超過しないようにガスタービン１３による第１発電量を低減させるように、第１発電量を調整する。この調整に伴って、同区間におけるガスタービン１３からの排熱量も減少することになるため、ステップＳ３３にて同区間の排熱量データを再度算出し、再度算出された排熱量データに基づいて、蒸気タービン１４における第２発電量が再度算出される（ステップＳ３４）。この再度算出された第２発電量は、ステップＳ３５にて蒸気タービン１４の発電容量を超過していないかどうか再度確認される。
【００９３】
ステップＳ３５にて、年間の第２発電量が蒸気タービン１４の発電容量を超過していないと判断された場合には、ステップＳ３７にて、ガスタービン１３による第１発電量のデータと蒸気タービン１４による第２発電量のデータとにより、太陽熱複合発電設備の年間発電量が算出される。なお、本実施の形態２では、ステップＳ３４の処理が、第２発電設備出力算定工程に相当し、ステップＳ３３〜Ｓ３６の一連の処理が、第２発電設備出力再算定工程に相当する。
【００９４】
このように本実施の形態２による発電量算定方法によれば、ガスタービン１３による発電と、蒸気タービン１４による発電とが相互に影響し合うという太陽熱複合発電設備に特有の特徴に考慮しながら、効率的な設備運転を行った場合の年間発電量を動特性が考慮された簡易モデルにより精度良くかつ簡便に算出することができる。したがって、より効率性が追求された太陽熱複合発電設備の設備計画に有効に活用できる発電量算定方法を提供することが可能となる。
【００９５】
なお、上述した一連の処理は、例えば、コンピュータの演算部により構成される、ソーラーフィールド用簡易モデル作成手段、ソーラーフィールド出力算定手段、第１発電設備（ガスタービン）用簡易モデル作成手段、第１発電設備出力算定手段、第２発電設備（蒸気タービン）出力算定手段、および第２発電設備出力再算定手段などにより実行することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態２では、蒸気タービン１４による第２発電量が発電容量を超えている区間が生じた場合に、同区間にてガスタービン１３による第１発電量を減少させるような場合を例として説明したが、このような場合のみに限られない。例えば、ソーラーフィールド１０側の集熱量を低減させるようにしても良く、ガスタービン１３による第１発電量およびソーラーフィールド１０側の集熱量をともに減少させるようにしても良い。
【００９７】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、自然環境において時々刻々と変動する自然エネルギとして太陽光の熱エネルギを利用した太陽熱発電設備に対して有用であり、特に、太陽光の熱エネルギ以外のエネルギ源を利用した発電設備と複合された太陽熱複合発電設備に対して有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１  太陽熱
３  第１発電設備
４  第２発電設備
１０  集光集熱装置
１１  熱交換器
１２  ガスタービン排熱ボイラ
１３  ガスタービン
１４  蒸気タービン
１５  第１発電機
１６  第２発電機
【図１】
0005615692.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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